L’elettrodo rivestito è il metallo d’apporto utilizzato per il processo di saldatura ad arco manuale (MMA). Versatile e relativamente semplice da utilizzare, viene impiegato in numerosi settori industriali per operazioni di assemblaggio, manutenzione e riparazione.
Consente di realizzare sia nuovi assemblaggi sia di intervenire su apparecchiature esistenti per ripararle o prolungarne la vita utile.
Ma perché un elettrodo per saldatura è rivestito?
Il rivestimento non è semplicemente uno strato depositato attorno all’anima metallica. La sua composizione influenza il comportamento dell’elettrodo durante la saldatura, la protezione del bagno di fusione, la formazione della scoria e le caratteristiche del metallo depositato.
Rutilico, basico, rutil-basico, cellulosico… Esistono diverse famiglie di rivestimenti, ciascuna pensata per esigenze e condizioni di saldatura specifiche.
Che cos’è un elettrodo rivestito?
Un elettrodo rivestito è costituito da due elementi principali:
- un’anima metallica, che conduce la corrente e contribuisce alla formazione del metallo depositato;
- un rivestimento, composto da una miscela di materiali minerali e/o organici, la cui formulazione varia in funzione delle proprietà desiderate.
Durante la saldatura MMA (Manual Metal Arc), chiamata anche SMAW (Shielded Metal Arc Welding), si forma un arco elettrico tra l’estremità dell’elettrodo e il pezzo da saldare.
Il calore generato fonde progressivamente l’elettrodo e il metallo base. Il metallo fuso forma il bagno di fusione. Il rivestimento si trasforma e contribuisce in particolare alla protezione del bagno e alla formazione della scoria.
A cosa servono gli elettrodi rivestiti?
Gli elettrodi rivestiti rispondono principalmente a esigenze di assemblaggio, manutenzione, riparazione e, per alcuni codici, riporto.
L’assemblaggio
Gli elettrodi consentono di assemblare in modo duraturo parti metalliche per realizzare strutture, apparecchiature o componenti.
Il metallo d’apporto deve presentare caratteristiche compatibili con i materiali base e con le prestazioni richieste all’assemblaggio.
La manutenzione
La saldatura con elettrodo rivestito viene utilizzata anche per le operazioni di manutenzione industriale.
La relativa semplicità e la mobilità delle apparecchiature necessarie rendono il processo particolarmente interessante per alcuni interventi in cantiere o su impianti esistenti.
La riparazione e il riporto
Gli elettrodi possono consentire di riparare componenti danneggiati, incrinati o usurati, per ripristinarne la funzionalità e prolungarne la durata di esercizio.
Alcuni elettrodi sono inoltre progettati per il riporto mediante saldatura. In questo caso, viene depositato uno strato di metallo per ripristinare le dimensioni di un componente o migliorarne le proprietà superficiali, in particolare la resistenza all’usura, agli urti o all’abrasione.
La scelta dell’elettrodo dipende quindi dal materiale da saldare, ma anche da obiettivo dell’intervento e condizioni di utilizzo del componente.
A cosa serve il rivestimento di un elettrodo per saldatura?
Il rivestimento svolge tre funzioni principali: elettrica, metallurgica e meccanica. Influisce quindi sul comportamento dell’elettrodo durante la saldatura e sulle caratteristiche del metallo depositato.
Una funzione elettrica: innescare e stabilizzare l’arco
La formulazione del rivestimento contribuisce al comportamento elettrico dell’elettrodo.
Contribuisce in particolare a:
- facilitare l’innesco e il reinnesco;
- stabilizzare l’arco elettrico;
- consentire l’utilizzo con determinati tipi di corrente, alternata o continua;
- limitare la comparsa di archi secondari indesiderati e convogliare l’arco.
Una funzione metallurgica: proteggere il metallo fuso
Durante la saldatura, il bagno di fusione deve essere protetto dagli elementi presenti nell’atmosfera.
Durante la sua trasformazione, il rivestimento contribuisce a creare un’atmosfera gassosa protettiva attorno all’arco e al bagno di fusione.
A seconda della formulazione, contribuisce inoltre a:
- deossidare il metallo fuso
- apportare elementi che influenzano la composizione del metallo depositato
- formare la scoria
- proteggere il metallo durante la solidificazione
- controllare il raffreddamento
- controllare la forma del cordone e consentire la saldatura in determinate posizioni
Una funzione meccanica: controllare il trasferimento del metallo
Il rivestimento contribuisce a dirigere l’arco nel prolungamento dell’elettrodo e influenza il trasferimento delle gocce di metallo verso il bagno di fusione.
Il comportamento e la viscosità della scoria contribuiscono a sostenere il metallo fuso, in particolare in determinate posizioni di saldatura. Anche la natura e lo spessore della scoria influenzano la forma e l’aspetto del cordone.
Quali sono i principali tipi di rivestimento?
Rivestimenti rutilici, basici, rutilo-basici e cellulosici. Si differenziano per la composizione, il comportamento durante la saldatura e le proprietà ricercate del metallo depositato.
Elettrodo rutilico: facilità d’uso e comfort di saldatura
I rivestimenti rutilici contengono una percentuale significativa di composti a base di biossido di titanio.
Gli elettrodi rutilici sono particolarmente apprezzati per:
- la facilità di innesco e reinnesco;
- la stabilità dell’arco;
- il comfort d’uso;
- l’aspetto regolare del cordone;
- una scoria generalmente facile da rimuovere.
Elettrodo basico: prestazioni meccaniche e controllo dell’idrogeno
I rivestimenti basici contengono in particolare costituenti minerali quali carbonati e fluoruri.
Questi elettrodi sono particolarmente ricercati quando l’applicazione richiede buone caratteristiche meccaniche e il controllo dell’idrogeno diffusibile.
La loro conservazione, il loro condizionamento e le condizioni di utilizzo devono essere rigorosamente controllati per preservare le proprietà ricercate.
Elettrodo rutilo-basico: un equilibrio tra operabilità e prestazioni
Il rivestimento rutilo-basico combina componenti caratteristici delle famiglie rutila e basica.
Mira a raggiungere un equilibrio tra:
- stabilità e comportamento dell’arco
- maneggevolezza
- comportamento della scoria
- aspetto del cordone
- caratteristiche del metallo depositato
Le prestazioni specifiche restano direttamente legate alla formulazione dell’elettrodo.
Esistono altri tipi di rivestimento?
Sì. Gli elettrodi rutili, basici e rutilo-basici non rappresentano l’insieme delle soluzioni disponibili.
Gli elettrodi cellulosici, ad esempio, sono noti per il loro arco penetrante e per l’idoneità a determinate configurazioni di saldatura in posizione. Hanno trovato applicazione in particolare nella saldatura di condotte.
Esistono anche altre classificazioni, come le famiglie rutilo-cellulosica, rutilo-acida o acida.
Il tipo di rivestimento è tuttavia soltanto uno dei criteri da considerare. La classificazione completa, la scheda tecnica e le raccomandazioni del produttore devono essere consultate prima dell’uso.
Quale elettrodo scegliere in base alla posizione di saldatura?
Non tutti gli elettrodi consentono di saldare in tutte le posizioni. L’idoneità dipende dalle caratteristiche e dalla classificazione di ciascun codice.
In piano, ad angolo, orizzontalmente, verticalmente o sopra testa: la posizione influisce sul comportamento del bagno di fusione.
Sotto l’effetto della gravità, il metallo fuso diventa in particolare più difficile da controllare in posizione verticale o sopra testa. Il rivestimento e la scoria contribuiscono quindi al controllo del bagno e del trasferimento del metallo.
A seconda dell’elettrodo, la saldatura può essere eseguita:
- in piano;
- ad angolo;
- in posizione orizzontale;
- in verticale ascendente;
- in verticale discendente;
- sopra testa.
Le posizioni sono indicate in particolare da designazioni quali PA, PB, PC, PD, PE, PF o PG.
Due elettrodi appartenenti alla stessa famiglia di rivestimento possono presentare caratteristiche diverse. La scheda tecnica e le indicazioni riportate sulla confezione consentono in particolare di verificare le posizioni, la polarità e l’intensità consigliate.
Come scegliere un elettrodo rivestito?
La scelta di un elettrodo dipende principalmente dal materiale da saldare, dalle proprietà desiderate, dalla posizione di saldatura, dalla corrente disponibile e dalle condizioni di esercizio.
Assemblaggio, manutenzione, riparazione o riporto: il tipo di rivestimento non è quindi l’unico criterio.
È necessario tenere conto in particolare di:
- natura e qualità del metallo base
- obiettivo dell’intervento
- caratteristiche meccaniche desiderate
- spessore dei pezzi
- posizione di saldatura
- tipo di corrente disponibile
- condizioni di cantiere o di officina
- temperatura e condizioni di esercizio
- necessità di resistenza all’usura o alla corrosione
- requisiti relativi all’idrogeno diffusibile
- norme e specifiche applicabili
La scelta del metallo d’apporto deve quindi tenere conto dell’insieme dei vincoli tecnici e operativi dell’applicazione.
Rivestimento standard o formulazione su misura?
Le principali famiglie di rivestimenti coprono numerose applicazioni industriali. Tuttavia, alcune situazioni richiedono caratteristiche specifiche.
La formulazione può quindi essere sviluppata o adattata per agire su diversi parametri: stabilità dell’arco, comportamento operativo, caratteristiche della scoria, trasferimento del metallo, composizione chimica del metallo depositato o proprietà meccaniche.
Lo sviluppo deve inoltre tenere conto del comportamento della formulazione durante la produzione, in particolare durante l’estrusione, l’essiccazione e la cottura.
Un capitolato specifico può includere requisiti relativi:
- al metallo di base
- alle caratteristiche del metallo depositato
- alle posizioni di saldatura
- alle condizioni di servizio
- al processo di fabbricazione del cliente
- agli obiettivi di produttività
- alle norme o specifiche applicabili
La formulazione sviluppata deve poi essere prodotta, testata e caratterizzata per verificarne il comportamento durante la saldatura e le prestazioni ottenute.
Quali altri processi e metalli d’apporto esistono per la saldatura?
L’elettrodo rivestito non è l’unico metallo d’apporto utilizzato nella saldatura. Il formato del consumabile dipende in particolare dal processo scelto.
L’elettrodo rivestito è associato al processo MMA/SMAW, ma nell’industria vengono utilizzati anche altri processi di saldatura:
- TIG/GTAW: bacchette o fili d’apporto, con un elettrodo di tungsteno non fusibile
- MIG/MAG/GMAW: filo-elettrodo continuo
- FCAW / filo animato: filo tubolare
- SAW / saldatura ad arco sommerso: filo-elettrodo associato a un flusso granulare
Ogni processo risponde a esigenze diverse in termini di produttività, precisione, mobilità, automazione e prestazioni.
Come si fabbrica un elettrodo rivestito?
Un elettrodo rivestito viene fabbricato in diverse fasi: formulazione, preparazione delle materie prime, estrusione, essiccazione e cottura, controlli e quindi confezionamento.
La produzione richiede il controllo congiunto di metallurgia, formulazione del rivestimento e processo industriale.
Formulare il rivestimento
La composizione del rivestimento viene definita in funzione del tipo di elettrodo e delle prestazioni ricercate.
Influisce in particolare sul comportamento dell’arco, sulla scoria e sulle caratteristiche del metallo depositato.
Preparare le materie prime
Le materie prime vengono dosate e miscelate con precisione per ottenere una composizione omogenea.
Estrudere e rivestire
La miscela viene estrusa attorno all’anima metallica per ottenere un rivestimento uniforme.
Durante tutta la produzione vengono eseguiti controlli per verificare l’uniformità e la conformità degli elettrodi.
Essiccare e cuocere
Dopo l’estrusione, gli elettrodi seguono un ciclo termico controllato che comprende l’essiccazione e la cottura.
Questa fase consente in particolare di controllare l’umidità, stabilizzare il rivestimento e conferirgli le proprietà previste.
Controllare
I controlli finali verificano la conformità degli elettrodi.
A seconda del prodotto e dei requisiti applicabili, possono essere integrati da prove di saldatura, analisi chimiche, esami metallografici o prove meccaniche sul metallo depositato.
Identificare e condizionare
Gli elettrodi conformi vengono identificati e condizionati al fine di preservarne le caratteristiche e garantirne la tracciabilità.
Le condizioni di stoccaggio sono particolarmente importanti per gli elettrodi sensibili al riassorbimento di umidità.
Dalla formulazione alla fabbricazione degli elettrodi rivestiti: l’esperienza SELECTARC
Da SELECTARC, lo sviluppo di un elettrodo inizia dalla padronanza della sua formulazione.
Il nostro laboratorio R&D integrato sviluppa e ottimizza le composizioni dei rivestimenti per ottenere le caratteristiche operative, metallurgiche e meccaniche desiderate. I nostri team lavorano su formulazioni collaudate e possono inoltre sviluppare soluzioni specifiche sulla base delle specifiche tecniche e dell’applicazione del cliente.
I nostri elettrodi rivestiti sono prodotti in Francia, presso il nostro stabilimento di Grandvillars (90), dove controlliamo le diverse fasi del processo: preparazione delle materie prime, estrusione del rivestimento attorno all’anima metallica, essiccazione, cottura, controlli e confezionamento.
I controlli vengono effettuati durante tutto il processo produttivo e sui prodotti finiti. Il nostro laboratorio dispone inoltre di strumenti di prova che consentono di caratterizzare il metallo depositato e di convalidare le prestazioni desiderate: prove di trazione, resilienza a flessione, piegatura, misurazione della durezza, micrografia e macrografia.
Questa padronanza dello sviluppo e della produzione si riflette in una gamma di oltre 300 elettrodi rivestiti, destinata a numerose applicazioni industriali: assemblaggio, manutenzione, riparazione e riporto.
E poiché ogni processo di saldatura risponde a esigenze diverse, SELECTARC propone anche un’ampia gamma di altri materiali d’apporto : fili e bacchette TIG, fili MIG/MAG, fili animati, fili per la saldatura ad arco sommerso e fili speciali, in particolare per le applicazioni microlaser.
Grazie alla propria esperienza industriale e metallurgica, SELECTARC sviluppa e produce in Francia materiali d’apporto ad alte prestazioni per la saldatura e la brasatura, adatti alle esigenze dell’industria.
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